8/17/2019 F14fga
1/76
ANALISIS STRUKTUR JALAN LAYANG TOLBOGOR OUTER RING ROAD (BORR) SEKSI IIA
(P6-P12) TERHADAP GEMPA
FRICILIA GAZELA
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2014
8/17/2019 F14fga
2/76
8/17/2019 F14fga
3/76
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judulAnalisis Struktur Jalan Layang Tol Bogor Outer Ring Road (BORR) Seksi IIA (P6-
P12) terhadap Gempaadalah hasil karya saya sendiri dengan arahan Dosen
Pembimbing Akademik, dan belum diajukan dalam bentuk apapun pada perguruan
tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang
diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks
dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Juni 2014
Fricilia Gazela
NIM F44100056
8/17/2019 F14fga
4/76
FRICILIA GAZELA. ANALISIS STRUKTUR JALAN LAYANG TOL BOGOR
OUTER RING ROAD (BORR) SEKSI IIA (P6-P12) TERHADAP GEMPA.
Dibimbing oleh MUHAMMAD FAUZAN, S.T.,M.T. 2014
Jalan layang merupakan salah satu solusi relevan untuk mengatasi kemacetanyang sering terjadi di kota-kota besar. Jalan layang tol BORR seksi IIA
(Kedunghalang-Kedungbadak) span P6-P12 merupakan objek penelitian analisis
struktur terhadap beban gempa yang dianalisis dengan permodelan pada CSI Bridge
v.15 dengan data sekunder yang didapat dari kontraktor utama dan mengacu pada
peraturan-peraturan seperti RSNI T-02-2005, RSNI T-12-2004, SNI 03-1725-1989,
SNI 2833-2008, RSNI 03-1726-2010 dan Peta Zonasi Gempa Indonesia 2010.
Penelitian ini dilakukan pada bulan Maret – Mei 2014 di Departemen Teknik Sipil
dan Lingkungan, Institut Pertanian Bogor dan bertujuan untuk menganalisa
struktur jembatan terhadap gempa. Hasil penelitian menunjukan bahwa kapasitas
nominal jembatan aman terhadap pembebanan ultimit yang telah dimasukkan faktor
gempa yaitu ϕMn = 23003.18 kNm ≥ Mu = 19768.5094 kNm, ϕVn = 4418.796 kN≥ Vu = 4418.796 kN dan ϕTc = 60851.21 kNm ≥ = 46688. 56 kNm. Nilaitulangan lentur, tulangan geser, tulangan puntir balok dan tulangan kolom eksisting
dapat dikatakan aman terhadap faktor gempa berdasarkan Peta Gempa Indonesia
2010.
Kata Kunci : Box Girder, CSI Bridge v.15, Gempa, Jembatan
ABSTRACT
FRICILIA GAZELA. STRUCTURE ANALYSIS OF BOGOR OUTER RING
ROAD (BORR) SECTION IIA (P6-P7) AGAINST EARTHQUAKES. Supervised
by MUHAMMAD FAUZAN, S.T.,M.T. 2014
Flyovers is one relevant solution to overcome traffic jam is often the case in
big cities. flyovers BORR section IIA (Kedunghalang-Kedungbadak) P6-P12 span
is the object of research the analysis of structures against earthquake loads are
analyzed by modeling the CSI Bridge v.15 with secondary data obtained from the
prime contractor and refer to such regulations RSNI T-02-2005, RSNI T-12-2004,
SNI 03-1725-1989, SNI 2833-2008, RSNI 03-1726-2010 dan Peta Zonasi Gempa
Indonesia 2010. This research was conducted in March-May 2014 in the
Department of Civil and Environmental Engineering, Bogor AgriculturalUniversity and aims to analyze the bridge structure against earthquakes. Based on
the result of this research, is obtained that bridge structure are safed under
earthquake loads that is ϕMn = 23003.18 kNm ≥ Mu = 19768.5094 kNm, ϕVn =4418.796 kN ≥ Vu = 4418.796 kN and ϕTc = 60851.21 kNm ≥ = 46688. 56 kNm.The value of flexural, shear and torsional reinforcement beam and pier
reinforcement in existing is safed under earthquake loads based on Peta Gempa
Indonesia 2010.
Keywords : Box Girder, CSI Bridge v.15, Earthquakes, Bridge
8/17/2019 F14fga
5/76
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
padaDepartemen Teknik Sipil dan Lingkungan
ANALISIS STRUKTUR JALAN LAYANG TOLBOGOR OUTER RING ROAD (BORR) SEKSI IIA
(P6-P12) TERHADAP GEMPA
FRICILIA GAZELA
DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
2014
8/17/2019 F14fga
6/76
8/17/2019 F14fga
7/76
Judul Skripsi : Analisis Struktur Jalan Layang Tol Bogor Outer Ring Road
(BORR) Seksi IIA (P6-P12) terhadap Gempa
Nama : Fricilia Gazela
NIM : F44100056
Disetujui oleh
Muhammad Fauzan, S.T.,M.T.
Pembimbing
Diketahui oleh
Ketua Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan
Prof. Dr. Ir. Budi Indra Setiawan, M. Agr
Ketua Departemen
Tanggal Lulus :
8/17/2019 F14fga
8/76
PRAKATA
Segala puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT atas karunia dan
rahmat-Nya, serta shalawat dan salam dihaturkan kepada Muhammad RasulullahSAW sehingga skripsi ini berhasil diselesaikan. Penelitian dengan judul Analisis
Struktur Jalan Layang Tol Bogor Outer Ring Road (BORR) Seksi IIA (P6-P12)
terhadap Gempa, dilaksanakan sejak bulan Maret sampai Juni 2014. Dengan telah
selesainya penelitian hingga tersusunnya skripsi ini, penulis ingin menyampaikan
penghargaan dan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Muhammad Fauzan, S.T, M.T, sebagai dosen pembimbing yang telah
senantiasa membimbing dan mengarahkan penulis selama menyelesaikan
skripsi ini.
2.
Staf Tata Usaha Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan, Pak Atip, Bu
Dahlia, Pak Udin, serta Staf Tata Usaha Fakultas Teknologi Pertanian yang
telah membantu penulis dalam hal administrasi.
3.
Orang tua, Ayahanda Zulkifli, Ibunda Suripah (Alm), dan Adik Silvia Juliana
yang selama ini telah menjadi motivator utama bagi penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini.
4. Keluarga besar Makwo Rumani, Ibu Asri, Om Nal dan Uni Rizka yang selalu
mendoakan dan mendukung penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
5. Adam Pahlevi Chamsudi, teman satu pembimbing yang selalu mendukung satu
sama lain untuk segera menyelesaikan skripsinya masing-masing.
6. Teman-teman satu angkatan, satu perjuangan, Teknik Sipil dan Lingkungan
Institut Pertanian Bogor angkatan 47 yang tidak dapat disebutkan satu per satu,
untuk semua keringat, air mata, canda, haru, dan tawa. SIL WOW!Akhirnya penulis berharap semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan
kontribusi yangnyata terhadap perkembangan ilmu pengetahuan di bidang Teknik
Sipil dan Lingkungan.
Bogor, Juni 2014
Fricilia Gazela
8/17/2019 F14fga
9/76
DAFTAR ISI
DAFTAR TABEL v
DAFTAR GAMBAR v
DAFTAR LAMPIRAN vi
PENDAHULUAN 1
Latar Belakang 2
Perumusan Masalah 2
Tujuan Penelitian 2
Manfaat Penelitian 3
Ruang Lingkup Penelitian 3
TINJAUAN PUSTAKA 3
Jembatan 3
Beton Prategang 4
Standar Pembebanan 7
METODE 14
Waktu dan Tempat 14
Alat dan Bahan 14Tahapan Penelitian 15
HASIL DAN PEMBAHASAN 15
Input Pembebanan 20
Hasil Gaya-gaya Dalam 25
Kontrol Keamanan 27
Perhitungan Tulangan 28
SIMPULAN DAN SARAN 31
Simpulan 31
Saran 31
DAFTAR PUSTAKA 31
LAMPIRAN 33
RIWAYAT HIDUP 57
8/17/2019 F14fga
10/76
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Berat Jenis untuk Beban Mati (kN/m3) 8
Tabel 2. Faktor Beban Akibat Beban Angin 10
Tabel 3. Koefisien Seret 11
Tabel 4. Penentuan Kelas Situs Tanah 11
Tabel 5. Faktor Amplifikasi Untuk Periode 0,2 Detik (Fa) 12
Tabel 6. Faktor Amplifikasi Untuk Periode 1 Detik (Fv) 12
Tabel 7. Dimensi box girder 16
Tabel 8. Dimensi kolom 17
Tabel 9. Jumlah strand pada setiap tendon 19
Tabel 10. Kombinasi pembebanan berdasarkan faktor beban SLS 20
Tabel 11. Kombinasi Pembebanan berdasarkan faktor beban ULS 20
Tabel 12. Nilai gaya-gaya dalam maksimum kombinasi SLS 25
Tabel 13. Nilai gaya-gaya dalam maksimum kombinasi ULS 25
DAFTAR GAMBAR
1.
Konsep Perbedaan Beton Bertulang ( Reinforced Concrete) dan Beton
Prategang ( Prestressed Concrete) 5
2.
Areal Aoh 7
3.
Truk “T” 10
4.
Tipikal Spektrum Respons di Permukaan Tanah Untuk Desain 13
5. Peta Respon Spektra Percepatan 0.2 Detik (SS) di Batuan Dasar (SB) untuk
Probabilitas Terlampaui 2% dalam 5 Tahun 13
6. Peta Respon Spektra Percepatan 1.0 Detik (S1) di Batuan Dasar (SB)untuk
Probabilitas Terlampaui 2% dalam 5 Tahun 14
7. Potongan Memanjang Jembatan 16
8.
Potongan Melintang Jembatan 16
9. Dimensi Box Girder 17
10. Dimensi Pierhead 17
11.
Penginputan dimensi Pier 18
12.
Layout tendon pada Pierhead 19
8/17/2019 F14fga
11/76
13. Distribusi beban “D” secara transversal 21
14. Penginputan beban truk “T” 22
15.
Beban tumbukan dari kendaraan arah memanjang 22
16.
Beban tumbukan dari kendaraan arah memanjang 23
17. Penginputan nilai temperatur 23
18.
Peta percepatan puncak (PGA) di batuan dasar (SB) untuk probabilitas
terlampaui 2% dalam 50 tahun(a); Peta respon spektra percepatan 0,2 detik
(SS) di batuan dasar (SB) untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50
tahun(b); Peta respon spektra percepatan 1,0 detik (S1) di batuan dasar (SB)
untuk probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun(c). 24
19.
Penginputan nilai respon spectrum 24
20. Gaya dalam akibat beban sendiri (dead ) 25
21. Gaya-gaya dalam akibat SLS (envelope) 26
22. Gaya-gaya dalam akibat ULS (envelope) 26
23.
Tegangan akibat kombinasi SLS 27
24. Lendutan akibat beban sendiri (dead ) 28
25. Input data dalam program PCACOL 30
26.
Diagram interaksi kolom penampang (2.5 x 2.5) m 30
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Diagram Alir Penelitian
Lampiran 2. Peta Lokasi Proyek yang ditinjau
Lampiran 3. Kombinasi beban “D”
Lampiran 4. Layout tendon Span P6-P7
Lampiran 5. Tulangan Pier
Lampiran 6. Tulangan Box Girder
8/17/2019 F14fga
12/76
8/17/2019 F14fga
13/76
PENDAHULUAN
Dewasa ini, transportasi dan ekonomi adalah dua hal yang tidak dapatdipisahkan untuk menunjang pertumbuhan ekonomi di suatu negara, khususnya
Indonesia. Keduanya saling berkaitan satu sama lain, terhambatnya kegiatan
transportasi yang berhubungan dengan keadaan infrastruktur tentu akan berdampak
pada menurunnya pendapatan secara ekonomi. Begitu pula sebaliknya, maka dari
itu perlu adanya kesinambungan antara kedua hal ini sehingga pertumbuhan
ekonomi dapat meningkat.
Jalan layang merupakan salah satu solusi relevan untuk mengatasi kemacetan
yang sering terjadi di kota-kota besar. Jalan layang tol BORR (Bogor Outer Ring
Road ) merupakan solusi yang diberikan oleh pemerintah setempat untuk mengatasi
kemacetan yang terjadi pada persimpangan jalan yang menjadi akses langsung
keluar masuk dengan kota-kota di sekitarnya, seperti Jakarta, Sentul, dan Cibinong.Jalan layang tol BORR dibangun mulai dari Kedunghalang hingga Dramaga.
Jalan layang tol dipilih karena sudah tidak tersedianya lagi lahan di lokasi tersebut
untuk dijadikan badan jalan, serta untuk menciptakan lalu lintas yang bebas
hambatan. Proyek pembangunan jalan layang tol BORR tersebut dibagi menjadi 4
seksi, yaitu seksi I (Sentul – Kedunghalang), seksi IIA (Kedunghalang –
Kedungbadak), seksi IIB (Kedungbadak – Simpang Yasmin), dan seksi III
(Simpang Yasmin – Dramaga). Diharapkan nantinya jalan layang tol BORR akan
memberikan manfaat besar bagi penduduk Kota Bogor.
Pembebanan jalan layang tol BORR ini mengacu pada “Standar Pembebanan
Untuk Jembatan” dalam RSNI T-02-2005 dengan tambahan peraturan mengenai
beban gempa yang tertuang dalam “Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk
Struktur Bangunan Gedung” SNI 03-1726-2002 dan “Standar Perencanaan
Ketahanan Gempa Untuk Jembatan” SNI 03-2883-2008.
Beban gempa merupakan beban yang berbahaya bagi suatu struktur, karena
beban gempa adalah beban yang memiliki periode sehingga dapat menyebabkan
struktur bergoyang berulang-ulang. Jika hal ini berlangsung terus-menerus, maka
struktur tersebut akan runtuh tergantung dari besarnya beban gempa yang terjadi.
Seiring dengan berjalannya waktu, percepatan batuan dasar dari gempa-gempa
besar yang terjadi, seperti gempa Aceh pada tahun 2004 dan gempa Nias pada tahun
2005, lebih besar daripada percepatan batuan dasar yang digunakan dalam “Standar
Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung” SNI 03-1726-2002 khususnya Peta Zonasi Gempa Indonesia 2002, sehingga dikhawatirkan
kerusakan struktur terjadi tidak hanya pada struktur yang tidak direncanakan tahan
gempa tetapi juga pada struktur yang direncanakan tahan gempa.
Selain itu, Peta Zonasi Gempa Indonesia 2002 belum mencantumkan sesar-
sesar aktif baru di daratan yang sebelumnya tidak terdeteksi dan berpotensi menjadi
sumber dari gempa-gempa besar di Indonesia. Temuan tersebut menyebabkan PetaZonasi Gempa Indonesia 2002 dinilai sudah tidak sesuai lagi untuk diaplikasikan
sebagai pedoman perencanaan struktur tahan gempa.
Kementrian Pekerjaan Umum Republik Indonesia telah meresmikan “Peta
Zonasi Gempa Indonesia 2010”, dimana dalam peta zonasi gempa yang baru ini
telah dimasukkan sesar-sesar aktif di daratan yang sebelumnya tidak dicantumkan
8/17/2019 F14fga
14/76
2
di dalam Peta Zonasi Gempa Indonesia 2002 selain zona gempa subduksi
(pertemuan antar lempeng tektonik) yang memang sudah terdeteksi. Peta baru ini
juga telah mengacu pada International Building Code 2006 serta analisis sumber
gempa tiga dimensi dengan periode ulang 475 tahun dan 2475 tahun untuk peak
ground acceleration (PGA), respons spektral percepatan pada batuan dasar periode pendek 0.2 detik dan periode panjang 1 detik.
Oleh karena itu, pada penelitian ini akan dilakukan analisis struktur jalan
layang tol BORR dengan menggunakan Peta Zonasi Gempa Indonesia 2010 yang
dilakukan dengan permodelan komputer yang bertujuan untuk menganalisa dan
mengevaluasi kekuatan struktur jalan layang tol BORR terhadap gempa dengan
membandingan gaya dalam akibat kombinasi pembebanan terhadap kapasitas
nominal dari struktur tersebut.
Latar Belakang
Suatu struktur yang dibangun perlu didesain sesuai dengan kriteria standar
perencanaan serta tahan terhadap beban gempa mengingat Indonesia terletak pada
zona tektonik yang aktif. Perencanaan struktur tahan gempa sangat penting untuk
menciptakan struktur yang aman dan terhindar dari kerusakan-kerusakan fatal
akibat gempa.
Perumusan Masalah
Berdasarkan kriteria standar perencanaan dan peta gempa terbaru, perlu
dilakukan analisis terhadap struktur yang ditinjau dengan mengacu pada Peta
Hazard Gempa 2010. Pada penelitian ini dilakukan analisis struktur jalan tol BORR
seksi IIA P6-P12. Analisis dilakukan dengan membandingkan gaya dalam yang
terjadi akibat pembebanan terhadap kapasitas nominal dari struktur tersebut.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah menganalisis struktur jalan layang tol BORR
seksi IIA P6-P12 terhadap beban gempa dengan
1.
Membandingan gaya dalam akibat kombinasi pembebanan terhadap
kapasitas nominal dari struktur tersebut.
2. Membandingan Tegangan dan Lendutan yang terjadi terhadap RSNI T-
12-2004
3. Membuktikan bahwa penggunaan tulangan eksiting aman terhadap beban
gempa.
8/17/2019 F14fga
15/76
3
Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah dapat mengaplikasikan ilmu pengetahuan
di bidang teknik sipil dan lingkungan.
Ruang Lingkup Penelitian
Berdasarkan referensi, data, dan waktu pelaksanaan penelitian dalam analisis
dan desain struktur jembatan maka ruang lingkup permasalahan dalam penelitian ini
adalah sebagai berikut:
1. Struktur jembatan yang ditinjau adalah kolom dan box girder P6-P12
2.
Analisis dan perhitungan struktur dilakukan dalam tiga dimensi dengan
menggunakan beban permanen, beban lalu lintas, dan beban lingkungan berdasarkan peraturan Pembebanan Untuk Jembatan (SNI T-02-2005) dan
Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan (SNI T-12-2004)
3.
Analisis gaya-gaya dalam dan desain jembatan dilakukan dengan bantuan software
CSI Bridge versi 15
4.
Analisis beban gempa dilakukan dengan menggunakan analisis gempa dinamis
dengan bantuan software CSI Bridge versi 15 berdasarkan Standar Perencanaan
Ketahanan Gempa untuk Jembatan (SNI 03-2883-1992) dan Peta Hazard Gempa
2010
5. Dimensi struktur dan material struktur disesuaikan dengan as built drawing PT.
Wijaya Karya (Persero) Tbk
TINJAUAN PUSTAKA
Jembatan
Jembatan merupakan suatu konstruksi yang berfungsi untuk menghubungkan
dua bagian jalan yang terputus oleh adanya rintangan-rintangan seperti lembahyang dalam, alur sungai, danau, saluran irigasi, kali, jalan kereta api, jalan raya yang
melintang tidak sebidang, dan lain sebagainya (Ilham 2010).
Secara umum struktur jembatan dibagi menjadi tiga bagian yang saling
menopang satu sama lain sehingga tidak dapat dipisahkan sebagai suatu satu
kesatuan (Ilham 2010), yaitu :
1. Struktur Atas (Superstructures)Struktur atas dari suatu jembatan merupakan bagian yang menerima beban
langsung. Struktur atas jembatan pada umumnya meliputi trotoar, slab lantai
kendaraan, gelagar atau girder , balok diafragma, ikatan pengaku, dan tumpuan
atau bearing .
8/17/2019 F14fga
16/76
4
2. Struktur Bawah (Substructures)
Struktur bawah dari suatu jembatan berfungsi untuk memikul seluruh beban
struktur atas dan beban lain secara vertikal maupun horisontal yang ditimbulkan
oleh tekanan tanah, gesekan pada tumpuan, dan lain sebagainya yang kemudian
disalurkan ke pondasi. Selanjutnya, beban-beban tersebut akan disalurkan ke tanaholeh pondasi.
3. Pondasi ( Foundation)
Pondasi dari suatu jembatan berfungsi untuk meneruskan beban jembatan ke
tanah. Berdasarkan sistemnya, pondasi abutment atau pier jembatan dapat
dibedakan menjadi beberapa macam jenis, antara lain pondasi telapak, pondasi
sumuran, dan pondasi tiang.
Beton Prategang
Beton memiliki kuat tekan yang tinggi, namun lemah terhadap kuat tarik. Gaya
tarik yang bekerja tersebut dapat menyebabkan retak (crack ) dan patah. Beton polos
(unreinforced concrete) hanya dapat digunakan pada kasus material mengalami beban
tekan atau pada kondisi tegangan tarik yang sangat rendah, sehingga beton perlu
diperkuat dengan tulangan baja yang memiliki kuat tarik tinggi. Pada beton bertulang,
retak dan defleksi pada dasarnya tidak dapat kembali apabila komponen struktur
tersebut telah mencapai kondisi batas pada saat mengalami beban kerja. Karena
rendahnya kapasitas tarik pada beton, maka retak lentur terjadi pada taraf pembebanan
yang masih rendah. Untuk mengurangi atau mencegah berkembangnya retak tersebut,
gaya konsentris atau eksentris diberikan dalam arah longitudinal elemen struktural.
Gaya ini mencegah berkembangnya retak dengan cara mengeliminasi atau sangat
mengurangi tegangan tarik di bagian tumpuan dan daerah kritis pada kondisi beban
kerja, sehingga dapat meningkatkan kapasitas lentur, geser, dan torsional penampang
tersebut. Gaya longitudinal tersebut merupakan gaya prategang, yaitu gaya tekan yang
memberikan prategangan pada penampang di sepanjang bentang suatu elemen
struktural sebelum bekerjanya beban mati dan beban hidup transversal atau beban
hidup horizontal transien (Nawy. 2001).
Beton prategang adalah beton bertulang yang diberi tegangan dalam untuk
mengurangi tegangan tarik potensial dalam beton akibat beban kerja. Pada beton
bertulang, tulangan di dalam komponen struktur tidak memberikan gaya dari dirinya
pada komponen struktur tersebut, suatu hal yang berlawanan dengan aksi baja
prategang. Baja tendon yang dibutuhkan untuk menghasilkan gaya prategang di dalam
komponen struktur prategang secara aktif memberikan beban awal pada komponenstruktur, sehingga memungkinkan terjadinya pemulihan retak dan defleksi. Apabila
kuat tarik lentur beton terlampaui, komponen struktur prategang mulai beraksi seperti
elemen beton bertulang (Nawy. 2001).
8/17/2019 F14fga
17/76
5
Gambar 1 Konsep Perbedaan Beton Bertulang ( Reinforced Concrete) dan Beton
Prategang ( Prestressed Concrete)
Sumber : http://ptsindia.net/design_criteria.html .
Pada beton prategang, tegangan permanen diberikan di komponen struktursebelum seluruh beban mati dan beban hidup bekerja agar tegangan tarik netto yang
ditimbulkan oleh beban-beban tersebut dapat dieliminasi atau sangat dikurangi.
Komponen struktur prategang mempunyai tinggi lebih kecil dibandingkan beton
bertulang untuk kondisi bentang dan beban yang sama, akibat eliminasi tegangan
tarik netto yang ditimbulkan oleh beban dengan adanya struktur prategang (Nawy.
2001).
Terdapat dua teknik prategang pada beton, yaitu pre-tensioning dan post-
tensioning . Teknik pre-tensioning adalah pemberian tegangan pada tendon sebelum
beton dicor. Teknik ini pada prinsipnya digunakan untuk konstruksi jembatan bentang pendek yang menggunakan balok jembatan standar. Teknik post-tensioning
merupakan pemberian tegangan yang dilakukan setelah beton dicor.
Perencanaan untuk Kekuatan Lentur
Tegangan analitis batas baja prategang fps (untuk perhitungan kekuatan batas
nominal penampang beton prategang) harus diambil tidak melebihi fpy. Jika tidak
tersedia perhitungan yang lebih tepat, dan tegangan efektif pada tendon fpe tidak
kurang dari 0.5 fpu, tegangan analitis batas baja prategang fps dalam tendon yang
terlekat penuh, dapat diambil sebesar:
1 −γβ
+
−
′
1
Jika pengaruh tulangan tekan diperhitungkan pada saat menghitung fps dengan
persamaan (1) maka nilai + − ′ harus diambil tidak kurang dari0.17 dan nilai d’ tidak lebih dari 0.15 d p.
Keterangan :
γ p : faktor yang memperhitungkan jenis tendon prategang, dengan nilai ;
0.55 untuk ≥0.80
0.40 untuk ≥0.85
0.28 untuk
≥0.90
http://ptsindia.net/design_criteria.htmlhttp://ptsindia.net/design_criteria.htmlhttp://ptsindia.net/design_criteria.htmlhttp://ptsindia.net/design_criteria.html
8/17/2019 F14fga
18/76
6
β1 merupakan faktor tinggi blok tegangan tekan persegi ekuivalen beban, dimana
β1 : 0.85 untuk fc’ ≤ 30 MPa
β1 : 0.85 – 0.008 (fc’ - 30) untuk fc’ ≥ 30 Mpa
perencanaan momen lentur harus didasarkan pada :
Mu ≤ ϕ Mn 2 Nilai ϕ Mn dihitung dengan persamaan
ϕ Mn 0.8 { − + − 3Jarak antar tulangan ɑ dihitung menggunakan persamaan :
A ps f ps + A s f y = 0.85 f c’ ab 4
Perencanaan untuk Tahanan Geser
Perencanaan tulangan geser harus didasarkan pada
Vu ≤ ϕVn 5Dimana nilai Vn adalah kuat geser nominal yang dihitung menggunakan
persamaan :
Vn = Vc + Vs 6
Vc = 0.05 ′ + 5 bw d 7Kuat geser yang disumbangkan oleh beton pada struktur yang dibebani geser dan
lentur saja dapat dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut :
Vc = 1 +
bw d 8Kuat geser yang disumbangkan oleh tulangan geser untuk tulangan geser yang
tegak lurus terhadap sumbu aksial komponen struktur dapat dihitung menggunakan
persamaan :
Vs =
9Kontribusi baja terhadap geser dibatasi
Vc ≤ 0.67 √′ bwd 10
Perencanaan Untuk Torsi
Kekuatan puntir balok harus didasarkan pada :
Tu ≤ ϕTn 11
Dimana puntir nominal Tn bisa dihitung sebagai penjumlahan dari puntir nominal
yang disumbangkan oleh beton Tc dan puntir nominal yang disumbangkan oleh
tulangan Ts dengan rumus :
Tn= Tc + Ts 12
Dimana :
(0.3 ′)1+ ′ 13Persamaan tersebut digunakan dalam menghitung nilai kekuatan puntir nominal
tulangan, dengan nilai t = 45° untuk beton non prategang dan t=37.5° untuk beton prategang.
Untuk sengkang tertutup dapat dihitung :
8/17/2019 F14fga
19/76
7
≤0.2 14
15Dengan Ao dapat diambil sebesar 0.85 Aoh
Gambar 2 Areal Aoh
Tulangan longitudinal tambahan yang diperlukan untuk menahan puntir dapat
dihitung menggunakan persamaan
A1 ℎ 16
Desain dan Perhitungan Kolom
Pengaruh kelangsingan kolom dapat diabaikan untuk komponen struktur tekan tak
bergoyang apabila dipenuhi :
≤ 3 4 − 1 2 17Untuk komponen tekan bergoyang, pengaruh kelangsingan dapat diabaikan apabila
≤ 22 18Beberapa persyaratan tulangan memanjang untuk kolom antara lain : memiliki luas
tidak kurang dari 0.01 Ag dan tidak melebihi 0.08 Ag, kecuali jika jumlah dan
penempatan tulangan mempersulit penempatan dan pemadatan beton pada
sambungan dan persilangan dari bagian-bagian komponen maka batas maksimal
rasio tulangan perlu dikurangi.
Rasio tulangan spiral ρs tidak boleh kurang dari :
ρs0.45 Ag
Ac − 1
19
Keseimbangan antara gaya-gaya dalam dengan momen dan gaya luar harus
terpenuhi dengan menggunakan rumus :
P n = 0.85 f c’ a b + ∑ f si a st 20
Standar Pembebanan
Jenis-jenis beban yang perlu diperhitungkan dalam merancang suatu jembatan
menurut RSNI T-02-2005 tentang Standar Pembebanan untuk Jembatan adalah
sebagai berikut :
8/17/2019 F14fga
20/76
8
1. Beban Mati (Dead Load )
Berat Sendiri
Berat sendiri struktur, merupakan semua beban tetap yang berasal dari berat
bangunan dan elemen-elemen struktural lain yang dipikulnya. Termasuk dalam halini adalah berat bahan dan bagian jembatan yang merupakan elemen struktural
ditambah dengan elemen non struktural yang dianggap tetap. Perhitungan berat
sendiri dapat dilakukan menggunakan rumus :
W = wc L A 21
Keterangan :
wc : berat komponen persatuan volume (kN/m3)
L : bentang jembatan (m)
A : luas penampang (m2)
Nilai berat komponen persatuan volume atau berat isi untuk berbagai jenis bahan
telah tercantum pada RSNI T-02-2005.
Tabel 1 Berat Jenis untuk Beban Mati (kN/m3)
No BahanBerat/Satuan isi
(kN/m³)
Kerapatan Massa
(kg/m³)
1 Campuran Alumanium 26.27 2720
2 Lapisan permukaan beraspal 22 2240
3 Besi tuang 71 7200
4 Timbunan tanah dipadatkan 17.2 1760
5 Kerikil dipadatkan 18.8-22.7 1920-2320
6 Aspal beton 22 2240
7 Beton ringan 12.25-19.6 1250-2000
8 Beton 22-25 2240-2560
9 Beton Prategang 25-26 2560-2640
10 Beton bertulang 23.5-25.5 2400-2600
11 Timbal 111 11400
12 Lempung lepas 12.5 1280
13 Batu pasang 23.5 2400
14 Neoprin 11.3 1150
15 Pasir kering 15.7-17.2 1600-1760
16 Pasir basah 18-18.8 1840-192017 Lumpur lunak 17.2 1760
18 Baja 77 7850
19 Kayu (ringan) 7.8 800
20 Kayu (keras) 11 1120
21 Air murni 9.8 1000
22 Air garam 10 1025
23 Besi tempa 75.5 7860
8/17/2019 F14fga
21/76
9
Beban Mati Tambahan (Super imposed Dead Load )
Beban mati tambahan adalah berat seluruh bahan yang membentuk suatu
beban pada jembatan yang merupakan elemen non struktural, dan besarnya dapat
berubah selama umur jembatan. Beban mati tambahan dapat berupa utilitas padasaat pengerjaan jembatan, berat pelapisan kembali permukaan jembatan, parapet,
trotoar, lampu jembatan, pipa air serta sarana lainnya yang dipikul langsung oleh
jembatan.
2. Beban Hidup (L ive Load )
Beban hidup terdiri dari semua beban bergerak yang bekerja pada deck
jembatan. Beban hidup terdiri dari beban kendaraan, kereta, maupun beban pejalan
kaki. Beban hidup dapat tersebar merata sepanjang deck seperti beban padatnya lalu
lintas dan beban kereta api yang panjang, ataupun dapat berupa beban terpusat
seperti beban truk berat tunggal, poros, dan lokomotif. Beban lalu lintas untuk perencanaan jembatan terdiri atas beban lajur “D” dan beban truk “T”.
A. Beban Lajur “D”
Beban Lajur “D” bekerja pada seluruh lebar lajur kendaraan dan
menimbulkan pengaruh pada jembatan yang ekuivalen dengan rangkaian kendaraan
yang sebenarnya. Jumlah total beban lajur “D” yang bekerja tergantung pada lebar
lajur kendaraan jembatan. Beban lajur D terdiri dari beban terbagi rata (BTR) yang
digabung dengan beban garis (BGT).
Beban Terbagi Rata (BTR)Beban terbagi rata mempunyai intensitas q (KPa) , dimana besarnya q tergantung
pada panjang total yang dibebani L seperti berikut :
≤ 30 ∶ 9.0 22 > 30 ∶ 9.0 0.5 + 23
Keterangan :
q : intensitas BTR dalam arah memanjang jembatan,
L : panjang total jembatan yang dibebani (meter).
Beban Garis Terpusat (BGT)Beban garis dengan intensitas p kN/m harus ditempatkan tegak lurus terhadap arah
lalu lintas pada jembatan. Besarnya intensitas p adalah 49.0 kN/m.
B. Beban Truk “T”
Pembebanan truk “T” merupakan kendaraan berat dengan jumlah 3 as. Berat
dari masing-masing as disebarkan menjadi 2 beban merata sama besar yang
merupakan bidang kontak antara roda dengan permukaan lantai yang dimaksud
agar mewakili pengaruh roda kendaraan berat. Terlepas dari panjang jembatan atau
susunan bentang, hanya ada satu kendaraan truk “T” yang bisa ditempatkan pada
8/17/2019 F14fga
22/76
10
satu lajur lalu lintas rencana. Kendaraan truk “T” harus ditempatkan ditengah -
tengah lajur lalu lintas rencana.
Gambar 3 Truk “T”
3. Beban Angin
Tabel 2 Faktor Beban Akibat Beban Angin
Keadaaan Batas
Lokasi
Sampai 5km dari pantai
(m/detik)> 5 km dari pantai (m/detik)
Daya Layan 30 25
Ultimit 35 30
Faktor beban tersebut tidak berlaku untuk jembatan besar atau penting, seperti
yang ditentukan oleh instansi yang berwenang. Jembatan-jembatan demikian harus
diselidiki secara khusus akibat pengaruh beban angin, termasuk respons dinamis
jembatan. Gaya nominal ultimit dan daya layan jembatan akibat pengaruh angin T EW
tergantung kecepatan angin rencana seperti berikut :
0.0006 24Keterangan :
Vw : kecepatan angin rencana (m/s) untuk keadaan batas yang ditinjau,
Cw : koefisien seret,
A b : luas koefisien bagian samping jembatan (m2).
8/17/2019 F14fga
23/76
11
Tabel 3 Koefisien Seret
Tipe Jembatan Cw
Bangunan atas massif
b/d = 1.0 2.1
b/d = 2.0 1.5 b/d ≥ 6.0 1.25
Bangunan atas rangka 1.2Keterangan
b : lebar keseluruhan jembatan dihitung dari sisi luar sandaran
d : tinggi bangunan atas, termasuk tinggi bagian sandaran yang massif
*Harga antara b/d bisa diinterpolasi linier
Apabila bangunan atas mempunyai superelevasi Cw harus dinaikkan
sebesar 3% untuk setiap superelevasinya dengan kenaikan maksimum 2.5%
4. Beban Gempa
Standar perencanaan ketahanan gempa untuk jembatan diatur dalam SNI
2833:2008. Standar tersebut membahas analisis dinamis dan digunakan untuk
merencanakan struktur jembatan tahan gempa sehingga kerusakan terjadi setempat
dan mudah diperbaiki, struktur tidak runtuh dan dapat dimanfaatkan kembali.
Analisis dinamis diperlukan sebagai verifikasi, bila kinerja struktur terhadap gempa
tidak diwakili sepenuhnya oleh prosedur perhitungan statis dan semi dinamis. Cara
spektral moda tunggal dan majemuk dengan atau tanpa pengaruh interaksi tanah
merupakan perhitungan semi-dinamis. Analisis dinamis dengan cara riwayat waktu
sering menggunakan rekaman akselerasi gempa dari luar, sehingga perlu
disesuaikan dengan akselerasi puncak ( Peak Ground Acceleration) untuk wilayah
gempa yang ditinjau. Pilihan prosedur analisis gempa ergantung pada tipe jembatan, besarnya koefisien akselerasi gempa dan tingkat kecermatan.
Perencanaan suatu struktur tahan gempa perlu mempertimbangkan faktor
percepatan puncak (PGA), respon spektra percepatan di batuan dasar untuk perioda
pendek 0.2 detik (Ss) dan untuk perioda 1.0 detik (S1). Ketiga nilai tersebut dapat
diperoleh menggunakan peta Hazard gempa Indonesia 2010. Penentuan kelas situs
tanah (klasifikasi site) merupakan tahapan awal dalam perencanaan beban gempa,
dengan terlebih dahulu mencari nilai N.
Σ= Σ= / 25
Kelas situs tanah dapat ditentukan berdasarkan Peta Hazard Gempa Indonesia 2010
menggunakan Tabel 4.
Tabel 4 Penentuan Kelas Situs Tanah
Kelas Situs Vs (m/detik) N Su (kPa)
SA (Batuan Keras) >1500 N/A N/A
SB (Batuan) 750-1500 N/A N/A
SC (Tanah Keras) 3750-750 >50 >100
SD (Tanah Sedang) 175-350 15-50 50-100
SE (Tanah Lunak)
8/17/2019 F14fga
24/76
12
Setiap profil tanah yang mengandung lebih dari 3m tanah dengan karakteristik sebagai berikut
1. Indeks plastis PI > 20
2. Kadar air w ≥ 40% dan
3. Kadar geser niralir Su < 25 kPa
SF (Tanah khusus) setiap profil lapisan tanah yang memiliki salah satu atau lebih dari karakteristik
berikut :1. Rawan dan berpotensi gagal atau runtuh akibat beban gempa mudah likuifikasi, lempung sangat
sensitif, tanah tersegmentasi rendah.2. Lempung sangat organik atau gambut H > 3m
3. Lempung berplastisitas sangat tinggi H > 7.5 m dengan PI > 7.5
4. Lapisan lempung lunak/medium kaku H > 35m dengan Su < 50kPa
Keterangan : N/A = tidak dapat dipakai
Sumber : Peta Hazard Gempa Indonesia 2010
Selanjutnya akselerasi respons spektra puncak dapat dihitung dengan persamaan :
26
27
Keterangan :SMs : akselerasi respon spektrum puncak periode pendek
SMl : akselerasi respon spektrum puncak periode 1 detik
Ss : desain parameter akselerasi respon spektra periode pendek
Sl : desain parameter akselerasi respon spektra 1 detik
Fa : koefisien perioda 0.2 detik
Fv : koefisien perioda 1.0 detik
Nilai-nilai Fa dan Fv untuk berbagai klasifikasi site diberikan pada Tabel di bawah
ini.
Tabel 5 Faktor Amplifikasi Untuk Periode 0.2 Detik (Fa)
Klasifikasi Site SS
SS ≤ 0.25 SS = 0.5 SS = 0.75 SS = 1.0 SS ≥ 1.25
Batuan Keras (SA) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
Batuan (SB) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Tanah Sangat Padat dan Baruan
Lunak (SC)1.2 1.2 1.1 1.0 1.0
Tanah Sedang (SD) 1.6 1.4 1.2 1.1 1.0
Tanah Lunak (SE) 2.5 1.7 1.2 0.9 0.9
Tanah Khusus (SF) SS SS SS SS SS
Tabel 6 Faktor Amplifikasi Untuk Periode 1 Detik (Fv)
Klasifikasi Site SS
SS ≤ 0.1 SS = 0.2 SS = 0.3 SS = 0.4 SS ≥ 0.25
Batuan Keras (SA) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
Batuan (SB) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
Tanah Sangat Padat dan Baruan
Lunak (SC)1.7 1.6 1.5 1.4 1.3
Tanah Sedang (SD) 2.4 2.0 1.8 1.6 1.3Tanah Lunak (SE) 3.5 3.2 2.8 2.4 2.4
Tanah Khusus (SF) SS SS SS SS SS
(Sumber: RSNI 03-1726-2010)
8/17/2019 F14fga
25/76
13
Selanjutnya, untuk mendapatkan parameter spektrum respons desain,
spektrum percepatan desain untuk perioda 0.2 detik dan perioda 1.0 detik dapat
diperoleh melalui perumusan berikut ini:
28 29Keterangan :
SDs : spektrum respons percepatan desain untuk perioda 0.2 detik
SDl : spektrum respons percepatan desain untuk perioda 1.0 detik
μ : konstanta yang tergantung pada peraturan perencanaan bangunan yang
digunakan
Selanjutnya, spektrum respons desain di permukaan tanah dapat ditetapkan
sesuai dengan Gambar 4.
Gambar 4 Tipikal Spektrum Respons di Permukaan Tanah Untuk Desain
Gambar 5 Peta Respon Spektra Percepatan 0.2 Detik (SS) di Batuan Dasar
(SB) untuk Probabilitas Terlampaui 2% dalam 5 Tahun
8/17/2019 F14fga
26/76
14
Gambar 6 Peta Respon Spektra Percepatan 1.0 Detik (S1) di Batuan Dasar
(SB)untuk Probabilitas Terlampaui 2% dalam 5 Tahun
Sumber : Peta Hazard Gempa Indonesia 2010
METODOLOGI
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian “Analisis Struktur Jalan Layang Tol Bogor Outer Ring Road
(BORR) Seksi IIA (P6-P12) Terhadap Gempa” dilaksanakan selama 3 bulan.
Dimulai pada bulan Maret – Mei 2014. Penelitian meliputi pengambilan dan
analisis data. Lokasi pengambilan data dilakukan di proyek konstruksi jalan layang
tol BORR seksi IIA, sedangkan analisis data dilakukan di laboratorium struktur
Teknik Sipil dan Lingkungan Institut Pertanian Bogor, Jawa Barat.
Alat dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
8/17/2019 F14fga
27/76
15
1. Laptop LENOVO
2.
Program CSI Bridge versi 15
3. Auto CAD 2010
4.
Ms.Office 2010 dan Ms. Excel 2010
5.
Data umum jalan layang tol BORR seksi IIA6. As built drawing (P6-P12)
Selain data-data teknis, digunakan pula peraturan-peraturan pemerintah yang
berkaitan dengan penelitian ini. Adapun peraturan-peraturan tersebut, diantaranya:
1. RSNI T-02-2005 tentang Standar Pembebanan Struktur Jembatan
2. RSNI T-12-2004 tentang Perencanaan Struktur Beton untuk Jembatan
3.
SNI 03-1725-1989 tentang Tata Cara Perencanaan Pembebanan Jembatan
Jalan Raya
4.
SNI 2833-2008 tantang Standar Perencanaan Ketahanan Gempa untuk
Jembatan
5. Standar Perencanaan Ketahanan Gempa Untuk Struktur Bangunan Gedung
dan Non Gedung 2010 (RSNI 03-1726-2010)6. Peta Zonasi Gempa Indonesia 2010
Tahapan Penelitian
Penelitian ini diawali dengan permodelan menggunakan software CSI
Bridge v.15 dan mengacu pada data skunder yang didapat dari PT. Wijaya Karya,
Tbk. Sedangkan penginputan pembebanan dan respon spektrum gempa mengacu
pada RSNI T-02-2005 dan SNI 2833-2008. Alur metode penelitian dijelaskan oleh
bagan alir pada lampiran 1.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis jembatan dilakukan berdasarkan data yang diperoleh dari kontraktor
utama PT. Wijaya Karya (Persero) Tbk, pembacaan peraturan-peraturan mengenai
jembatan, perbandingan dengan studi literatur dan kriteria desain jembatan
kemudian dimodelkan dengan program CSI Bridge v.15, sehingga jembatan yangakan dianalisis adalah sebagai berikut :
1. Tipe jembatan adalah monolit.
2. Struktur atas jembatan menggunakan box girder
3.
Struktur bawah berupa abutment, pier dan pierhead
4. Material box girder , pier dan pierhead adalah beton mutu K-500
5. Jembatan mempunyai 2 jalur dengan masing-masing 2 main road (3.5 m) dan 1 bahu jalan (2 m)
6. Lebar total jembatan 20.6 m dan panjang 267 m
7.
Jumlah dan pembagian panjang span adalah 6 span (36.6m – 44.3m – 50m – 50m
– 44.2m – 41.9m)
8/17/2019 F14fga
28/76
16
Gambar 7 Potongan Memanjang Jembatan
Gambar 8 Potongan Melintang Jembatan
Perencanaan Box Girder dan Kolom
Tabel 7. Dimensi box girder
No DimensiSegmen (m)
Standar Deviator Pier
1 Lebar 10.3
2 Tinggi 2.6
3 Panjang 2.75-2.85 1.9 2
4 Tebal Top Slab (t1) 0.225 0.4
5 Tebal Bottom slab(t2) 0.2 0.9
6 Tebal web (t3) 0.3 0.9502
7 t4 0.225 0.225 0.225
8 f1 Horizontal 1.295 1.925
9 f1 Vertikal 0.164 0.164
10 f2 Horizontal 0.111 0.259
11 f2 Vertikal 0.26 0.379
12 f3 Horizontal 0.85 0
13 f3 Vertikal 0,175 0
14 f4 Horizontal 0.419 0
15 f4 Vertikal 0.15 0
16 L1 2.232 2.232 2.232
17 L2 2.232 2.232 2.232
L total = 267 m
Span 1 = 36.6 m Span 4 = 50 m Span 5 = 44.2 m Span 6 = 41.9 mSpan 3 = 50 mSpan 2 = 44.3 m
10.3 m 10.3 m
8/17/2019 F14fga
29/76
17
Gambar 9 Dimensi Box Girder
Dimensi pier dan pier head dapat dilihat pada Tabel berikut.
Tabel 8 Dimensi kolom
No. DimensiKolom (m)
Pier
P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12
A. Pier
1 Penampang Atas 2.5 x 2.5
2 Penampang Bawah 2.5 x 2.5
3 Tinggi 6.3 6.3 11.05 7.3 7.3 7.37 6.43
B. Pier Head
1 Penampang Atas 20.6 x 2.5
2 Penampang Bawah 2.5 x 2.5
3 Tinggi 4
Gambar 10 Dimensi Pierhead
8/17/2019 F14fga
30/76
18
Gambar 11 Penginputan dimensi Pier
Spesifikasi material girder dan kolom
Beton K-500
Kuat tekan karakteristik kubus usia 28 hari = 50 MPa
Kuat tekan karakteristik silinder usia 28 hari, f`c = 0.83 x50 = 41.5 MPa
Modulus elastisitas 4700√ 41.5 = 30277.632 MPa = 30277632 kN/m2 Poissons’s ratio = 0.20
Modulus geser = 12615680 kN/m2
Koefisien muai suhu = 1.170E-05 /oC
Berat spesifik = 25 kN/m3
Massa spesifik = 2.5493 kg
Struktur Tendon
Dimensi Tendon
Struktur box girder bersifat segmental dan hollow (berongga), maka
diperlukan tendon untuk menghubungkan satu sama lain sekaligus sebagai
pengganti fungsi tulangan dalam menahan beban seperti konstruksi pada umumnya.
Tendon terdiri dari beberapa strand yang nantinya akan dimasukkan ke dalam
lubang-lubang di sekeliling dinding segmen maupun di antara rongga segmen.
Tendon yang berada di dalam dinding disebut tendon internal yang dilapisi oleh
8/17/2019 F14fga
31/76
19
ducting , sedangkan tendon yang berada di antara rongga segmen disebut tendon
eksternal yang dilapisi oleh pipa HDPE. Tidak semua tendon tersebut nantinya akan
diikat pada pierhead , tetapi ada beberapa yang diikat pada deviator segment .
Jumlah tendon dalam 1 span bervariasi mulai dari 6 – 14 buah tendon termasuk
tendon internal dan eksternal , sedangkan diameter tendon tergantung jumlah strandyang dimasukkan mulai dari 700 – 3080 mm2. Berikut adalah posisi dari titik-titik
lubang tendon serta jumlah masing-masing strand di dalamnya
Tabel 9 Jumlah strand pada setiap tendon
Gambar 12 Layout tendon pada Pierhead
TUT(A-D) TUB(A-DTUB(E-F) T1 T2 T3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 C4 C5
1 P6-P7 5 7 19 19 19 19 19 19 19 19 15 22
2 P7-P8 5 7 12 19 19 22 19 19 19 19 19 19 22 223 P8-P9 5 12 12 19 19 19 19 19 19 19 19 19 22 22
4 P9-P10 5 12 12 19 19 19 19 19 19 19 19 19 22 22
5 P10-P11 5 12 12 19 19 22 19 19 19 19 19 19 22 22
6 P11-P12 5 7 19 19 15 22
TST(A-D) TSB(A-D) TSB(E-F) T1 T2 T3 B1 B2 B3 C1 C2 C3 C4 C5
1 P6-P7 5 7 19 19 19 19 19 19 19 19 15 22
2 P7-P8 5 7 12 19 19 22 19 19 19 19 19 19 22 22
3 P8-P9 5 12 12 19 19 19 19 19 19 19 19 19 22 22
4 P9-P10 5 12 12 19 19 19 19 19 19 19 19 19 22 22
5 P10-P11 5 12 12 19 19 22 19 19 19 19 19 19 22 226 P11-P12 5 7 19 19 15 22
Eksternal
Jumlah Strand
No Span
A.Kedunghalang
B.Kedungbadak
Internal
8/17/2019 F14fga
32/76
20
Material Tendon• Modulus elastisitas = 1.97E+06 kg/cm2
• Breaking Stress = 19000 kg/cm2
• Area (luas penampang) = 1.4 cm2~ 0.6 inch/m2
• UTS (Ultimate Tensile Strength) = 26.60 ton
Input Pembebanan
Jalan layang tol BORR didesain dengan umur rencana 100 tahun karena merupakan
tipe jembatan khusus sehingga beban yang bekerja di jembatan dikombinasikan
dengan nilai faktor beban :
Tabel 10 Kombinasi pembebanan berdasarkan faktor beban SLS
Nama
Kombinasi
Aksi Permanen Aksi Transien Aksi Khusus
SW SDL PS D T BF TL WF EQ-X EQ-Y IF
SLS-1a 1 1 1 1 1 1
SLS-1b 1 1 1 1 1 1
SLS-2a 1 1 1 1 1 1 0.7
SLS-2b 1 1 1 1 1 1 0.7
SLS-2c 1 1 1 0.7 0.7 1 1
SLS-2d 1 1 1 0.7 0.7 1 1
SLS-3a 1 1 1 1 1 0.7 1
SLS-3b 1 1 1 1 1 0.7 1
SLS-3c 1 1 1 0.7 0.7 1 1SLS-3d 1 1 1 0.7 0.7 1 1
SLS-4a 1 1 1 1 1 1
SLS-4b 1 1 1 1 1 1
Tabel 11 Kombinasi Pembebanan berdasarkan faktor beban ULS
Nama
Kombinasi
Aksi Permanen Aksi Transien Aksi Khusus
SW SDL PS D T BF TL WF EQ-X EQ-Y IF
ULS-1a 1.2 1.3 1 1.98 1.98 1.32
ULSb-1b 1.2 1.3 1 1.98 1.98 1.32
ULS-1c 1.2 1.3 1 1.98 1.98 1.32
ULS-1d 1.2 1.3 1 1.98 1.98 1.32
ULS-2a 1.2 1.3 1 1.32 1.32
ULS-3a 1.2 1.3 1 1 0.3
ULS-3b 1.2 1.3 1 0.3 1
ULS-4a 1.2 1.3 1 1.98 1.98 1
ULS-4b 1.2 1.3 1 1.98 1.98 1Keterangan:
SW : Self Weight (Berat Sendiri)
SDL : Self Dead Load (Beban Mati Tambahan)
PS : Prestress (Beban Prategang)
8/17/2019 F14fga
33/76
21
D : Beban Lajur “D”
T : Beban Truk “T”
BF : Breaking Force (Gaya Rem)
TL : Temperature Load (Pengaruh Suhu)
WF : Wind Force (Gaya Angin)
EQ-X : Earth Quake-X (Beban Gempa terhadap sb.X)EQ-Y : Earth Quake-Y (Beban Gempa terhadap sb.Y)
IF : Impact Force (Gaya Tumbukan)
Besarnya nilai beban-beban yang terjadi dapat dijabarkan dengan contoh
perhitungan berikut
1. Beban mati
Box girder (Wc = 25 kN/m3)
Ag = 4.99 m2
Berat Girder = Ag x Wc x L
= 4.99 m2 x 25 kN/m3 x 267 m
= 33308.25 kN Pier dan Pierhead
Berat Pier dan Pierhead = (75.99 m2 x 2.5 m) x 25 kN/m3
= 4749.37 kN
2. Beban Mati Tambahan
Parapet (beban garis)
Ag = 0.48 m2
Berat parapet = Ag x Wc x L= 0.48 m2 x 25 kN/m3 x 267 m
= 3204.00 kN/m
3.
Beban Lajur “D” Beban terbagi rata ( q )
Terdiri dari 61 kombinsai secara longitudinal (lampiran 3) dan 3 kombinasi
secara transversal, dengan jarak intensitas beban sebagai berikut :
Gambar 13 Distribusi beban “D” secara transversal
Total kombinasi adalah 183 kombinasi dengan nilai q terbesar adalah 8.18 kN
dan nilai q terkecil adalah 5.00 kN. beban ini dimasukkan dalam bentuk beban garis
ke dalam program CSI Bridge sehingga dikali dengan lebar jalur.
Beban garis (p)
p = intensitas p x lebar jalur
8/17/2019 F14fga
34/76
22
= 49 kN/m x 3.5 m
= 171.50 kN
Beban p dimasukan dalam bentuk beban titik kedalam program CSI Bridge
sehingga dikalikan lebar jalur dan dikalikan faktor dinamis senilai 1.4.
4. Beban Truk “T” , beban truk yang digunakan adalah truk 50 ton = 500kN
Gambar 14 Pengin putan beban truk “T”
5.
Gaya Rem (beban titik)
Gaya rem total= beban lajur”D” tertinggi x lebar lajur x panjang jembatan
x 5 %
= 8.18 kN/m2 x 3.5 m x 267 m x 5%
= 382.21 kN
Gaya rem per kolom =
= 229.33 kN
6. Beban Tumbukan
Skenario 1IF-x = cos 10° x 100 kN
=98.48 kN
IF-y = sin 10° x 100 kN
= 17.36 kN
Gambar 15 Beban tumbukan dari kendaraan arah memanjang
8/17/2019 F14fga
35/76
23
Skenario 2
IF-y = sin 10° x 100 kN
= 17.36 kN
IF-x = cos 10° x 100 kN
=98.48 kN
Gambar 16 Beban tumbukan dari kendaraan arah memanjang
7.
Temperatur
Gambar 17 Penginputan nilai temperatur
8.
Beban AnginCw = 1.25
Vw = 25 m/s
Ab = 1009.36 m2
Tew total = 0.0006 ( 1.25 ) ( 25 m/s )2 ( 1009.36 m2)
= 473.14 kN
Tew per 5 kolom = 94.63 kN
9. Beban Gempa
Jalan layang tol BORR ini merupakan tipe jembatan khusus yang harus
didesain dengan umur rencana 100 tahun. Oleh karena itu, pembebanan gempa yang
dilakukan pun dikonversi menjadi 100 tahun dari data yang ada.
8/17/2019 F14fga
36/76
24
Gambar 18 Peta percepatan puncak (PGA) di batuan dasar (SB) untuk
probabilitas terlampaui 2% dalam 50 tahun(a); Peta respon spektra percepatan 0.2 detik (SS) di batuan dasar (SB) untuk probabilitas
terlampaui 2% dalam 50 tahun(b); Peta respon spektra percepatan
1.0 detik (S1) di batuan dasar (SB) untuk probabilitas terlampaui
2% dalam 50 tahun(c).
Gambar 19 Penginputan nilai respon spectrum
8/17/2019 F14fga
37/76
25
Hasil Gaya-gaya Dalam
Gambar 20 Gaya dalam akibat beban sendiri (dead )
Kontrol perhitungan manual (contoh perhitungan pada span 3) :
M girder (manual) = qgirder x (L span3)2 = 124.74 kN/m x (47.5 m)2 = 35179.17 kNm
M girder (program) = Mmax + Mmin
= 26061.73 kNm + 11505.61 kNm
= 37567.34 kNm
M girder (program) ≈ M girder (manual)
Gaya Dalam Akibat Kombinasi
Tabel 12 Nilai gaya-gaya dalam maksimum kombinasi SLS
Tipe
Kombinasi P (kN)
V2
(kN)
V3
(kN) T (kNm)
M2
(kNm)
M3
(kNm)
SLS-4a
-
4013.92 6698.60 40.38
-
2103.15 9.80
-
39192.24
8/17/2019 F14fga
38/76
26
Gambar 21 Gaya-gaya dalam akibat SLS (envelope)
Tabel 13 Nilai gaya-gaya dalam maksimum kombinasi ULS
Tipe
Kombinasi P (kN)
V2
(kN)
V3
(kN)
T
(kNm)
M2
(kNm)
M3
(kNm)
ULS-4a -4013.92 8854.14 -40.38
-
3548.00 9.80
-
59849.17
Gambar 22 Gaya-gaya dalam akibat ULS (envelope)
Hasil gaya-gaya dalam maksimum ULS dan SLS pada kombinasi 4a adalah
sama, dimana aksi tetap dikombinasikan dengan aksi transien (beban”D”) dan aksi
8/17/2019 F14fga
39/76
27
khusus (tumbukan). Namun, nilai gaya-gaya dalam akibat kombinasi ULS lebih
besar dibandingkan dengan kombinasi SLS. Hal ini dikarenakan kombinasi ULS
dikalikan dengan faktor pembebanan. Oleh karena itu, nilai kombinasi ULS
digunakan untuk mendesain tulangan dan nilai kombinasil SLS digunakan untuk
mendesain tendon.
Kontrol keamanan
1. Kontrol tegangan
Tegangan ijin pada jembatan ini adalah
Saat tertekan = 18.675 Mpa =18675 kN
Saat tertarik = 3.221 Mpa =3221 kN
Gambar 23 Tegangan akibat kombinasi SLS
Berdasarkan grafik yang ditunjukan diatas, hasil tegangan saat tarik adalah
6790.22 kN. Hal ini menunjukan terjadinya tegangan tarik yang berlebihan
dibeberapa titik yaitu pada jarak 79.37 m – 112. 78 m dengan tegangan tarik terbesar
6790.22 kN. Jarak 150.24 m – 161.62 m dengan tegangan tarik terbesar 6095.29
kN dan 197.19 m – 208.59 m dengan tegangan tarik terbesar 5415.94 kN. Hal ini
dapat diatasi dengan penggeseran letak angkur dan pelebaran area blister. Tegangan
saat tertekan menghasilkan nilai sebesar 17671.44 kN dan menunjukan bahwa
struktur jembatan aman terhadap keruntuhan tekan dan hasil tegangan beradadibawah tegangan yang diijinkan berdasarkan SNI T-12-2004.
2. Kontrol Lendutan
Lendutan yang diijinkan pada bentang jembatan 41900 mm adalah 52.37 mm
(SNI T-12-2004), sedangkan lendutan maksimum yang terjadi pada permodelan
jembatan berikut ini adalah 15.98 mm, sehingga jembatan ini dapat dikatakan kaku.
8/17/2019 F14fga
40/76
28
Gambar 24 Lendutan akibat beban sendiri (dead )
Perhitungan Tulangan
Girder
Tulangan lentur negatif
Mu = 19768.50 kNm
Diameter tulangan lentur adalah 13 dengan jumlah 118 buah, sehingga :
As = 3.14 13118 15654.47 ²
Tegangan baja prategang pada kekuatan nominal menggunakan persamaan
(1)
fps fpu 1 − 0.400.758 [0.000289 186041.5 + 26002550 1.2463 ×10⁻⁴] = 1859.9 Mpa
Jarak garis sejajar sumbu netral pada kondisi batas akibat beban yangdiperhitungkan menggunakan persamaan (4)
ɑ 2800mmx1859.9MPax15654.47mmx400 MPa
0.85 41.5 3800 = 85.56 mm
Kekuatan momen nominal lentur menggunakan persamaan (6) dengan nilai
ϕ=0.80 dapat dijabarkan sebagai berikut :
ϕMn 0.8 2800 1859.9 {2550 − . + 15654.47 400 2550 − . = 23003.18 kNm
ϕMn = 23003.18 kNm ≥ Mu = 19768.50 kNm (OK, memenuhi syarat)Tulangan Geser
Ag = 4989362mm2
d = 2550 mm
bw = 300mm
Vu = 4418.796 kN Nu = 866.92 kN
8/17/2019 F14fga
41/76
29
Kuat geser yang disumbangkan oleh beton dengan ϕ = 0.70
Vc = 1 + . √ . 300 2550 ϕVc = 570.78 kN
Berdasarkan perhitungan diatas diketahui bahwa tahanan geser yangdisumbangkan oleh beton masih lebih kecil dibandingkan gaya geser ultimit yang
terjadi, sehingga diperlukan tulangan geser.
Kuat geser nominal tulangan yang diperlukan :
4418.79 − 570.78 0.70 V s = 5497.15 kN
Luas tulangan geser yang diperlukan berdasarkan persamaan (8)
. 1085.75 mm2
Digunakan tulangan dengan diameter 19, sehingga :
² . . ² 3.83 ~ 4 tulanganJumlah tulangan eksisting = 4 (OK)
ϕVn = 4418.79 kN ≥ Vu = 4418.79 kN dan (OK, memenuhi syarat)Tulangan torsi
Tu = 46688. 56 kNm
Nilai f pe diasumsikan 1034 MPa
Girder dianggap sebagai penampang berongga dinding tipis, sehingga besar
modulus puntir J t = 2 Am bw
J t = 2 x 4989362 mm2 x 2850 mm
= 28439363400 mm3
28439363400 mm³(0.3√ 41.5 ) 1 + . = 86930.32 kNm
ϕTc = 60851.21 kNm
ϕTc = 60851.21 kNm ≥ = 46688. 56 kNm (OK, memenuhi syarat)Hal diatas menunjukan bahwa beton cukup kaku untuk menahan torsi.
Kolom
Perhitungan kolom dilakukan dengan penampang yang memiliki luas
penampang paling kecil sehingga tulangan dapat masuk ke penampang paling kecil
dan mampu menopang gaya-gaya yang terjadi. Berikut adalah contoh data yang
dimasukkan ke dalam program PCACOL dan hasil diagram interaksinya :
8/17/2019 F14fga
42/76
30
Gambar 25 Input data dalam program PCACOL
Gambar 26 Diagram interaksi kolom penampang (2.5 x 2.5) m
Pada Gambar 26 dapat diketahui bahwa momen yang terjadi pada kolom masih
berada di area tekan, sehingga struktur kolom dikatakan aman terhadap kombinasi
beban P dan My yang bekerja. Berdasarkan hasil dari penggunaan perangkat lunak
PCACOL tersebut dapat disimpulkan bahwa penggunaan tulangan dengan diameter
19 pada eksisting dapat dikatakan aman terhadap faktor gempa berdasarkan Peta
Gempa Indonesia 2010
8/17/2019 F14fga
43/76
31
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa Jalan
Layang Tol BORR seksi IIA span P6-P12 memiliki :
1. Perbandingan gaya dalam maksimum akibat kombinasi pembebanan
terhadap kapasitas nominal memenuhi syarat untuk jembatan tahan gempa
yaitu ϕMn = 23003.18 kNm ≥ Mu = 19768.50 kNm, ϕVn = 4418.79 kN ≥ Vu = 4418.79 kN dan ϕTc = 60851.21 kNm ≥ = 46688. 56 kNm.
2. Kontrol keamanan terhadap parameter tegangan tarik dan tekan, struktur
jembatan mengalami tegangan tarik berlebihan pada beberapa titik dengan
nilai maksimal sebesar 6790.22 kN. Hal ini dapat diatasi dengan
memindahkan letak angkur atau memperluas area blister. Sedangkan
lendutan maksimum sebesar 15.98 mm dan menunjukan bahwa jembatan
kaku.
3.
Dari perhitungan tulangan yang dilakukan nilai tulangan lentur, tulangan
geser, tulangan puntir balok dan tulangan kolom eksisting dapat dikatakan
aman terhadap faktor gempa berdasarkan Peta Gempa Indonesia 2010.
Saran
Beberapa saran yang dapat diberikan pada penelitian ini adalah :
1. Analisis mengenai Struktur ini perlu dilanjutkan dengan metode pushover
analysis agar mengetahui sendi plastis yang terbentuk pada jembatan.
2. Hasil dari penelitian ini dapat dijadikan acuan pengambilan keputusan
dalam perawatan jembatan bagi pemerintah Bogor.
DAFTAR PUSTAKA
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 1989. SNI T-03-1732-1989. Tata Cara
Perencanaan Tebal Perkerasan Lentur Jalan Raya. Jakarta (ID) : BSN
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 1989. SNI T-03-1725-1989. Tata Cara
Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya. Jakarta (ID) : BSN
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2004. SNI T-12-2004. Perencanaan struktur
beton untuk jembatan. Jakarta (ID) : BSN
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2005. SNI T-02-2005. Standar pembebanan
untuk jembatan. Jakarta (ID) : BSN
8/17/2019 F14fga
44/76
32
[BSN] Badan Standardisasi Nasional. 2008. Standar Perencanaan Ketahanan
Gempa untuk Jembatan (SNI 2833:2008). Jakarta.: BSN
[PU] Kementerian Pekerjaan Umum. 2010. Peta Hazard Gempa Indonesia. Jakarta
(ID): PU
Chen Wai-Fah, Lian Duan. 2000. Bridge Engineering 1 Handbook. Washington DC(US) : CRC Press LLC
Muharram, R. 2014. Jembatan Gantung (Suspension Bridge) [diktat]. Fakultas
Teknik. Tasikmalaya (ID) : Universitas Siliwangi
Nasution, N. 2013. Pengertian Jalan Layang dan Jalan Layang Penting di Indonesia
[Artikel]. Yogyakarta (ID).
Nawy EG. 2001. Beton Prategang Suatu Pendekatan Mendasar Ed ke-3. Jakarta :
Erlangga.
Palmiyanto, H. M. 2003. Perbandingan Hasil Analisa Konsentrasi Tegangan pada
Plat Berlubang Akibat Beban Tarik dengan Menggunakan Metode Elemen
Hingga dan Kajian Eksperimen. Akademi Teknologi Warga Surakarta:
SurakartaRombach, G. Precast Segmental Box Girder Bridges with External Prestressing .
Technical University Hamburg-Harburg: Germany
Supriyadi, Bambang dan Agus Setyo Muntohar. 2000. Jembatan. Fakultas Teknik
Universitas Gajah Mada. Yogyakarta.
Veronica S. 2013. Analisis dan desain jembatan frame , kolom “v” box girder ,
dengan mempertimbangkan beban gempa [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor
Wildensyah, I. 2012. Sisi Lain Arsitektur, Teknik Sipil, dan Lingkungan. Penerbit
Alfabeta: Bandung
Ratnasari Y. 2014. Analisis struktur P106-P107 (sta.7+388.50 ~ sta.7+424.25)Jalan bebas hambatan tanjung priok Seksi E2-A terhadap beban gempa
[skripsi]. Bogor (ID) : Institut Pertanian Bogor
8/17/2019 F14fga
45/76
33
LAMPIRAN 1.
Diagram Alir Penelitian
8/17/2019 F14fga
46/76
8/17/2019 F14fga
47/76
35
Mulai
Program CSI Bridge
Permodelan
Struktur
Input
Pembebanan
Input
Spektrum Gempa
Gaya Dalam
Mu ≤ ϕ Mn
Vu ≤ ϕ VnTu ≤ ϕ Tn
Desain
Ulang
Tulangan
Aman
Penyusunan Laporan
Selesai
Tidak
Ya
8/17/2019 F14fga
48/76
8/17/2019 F14fga
49/76
37
LAMPIRAN 2.
Peta lokasi proyek yang ditinjau
8/17/2019 F14fga
50/76
8/17/2019 F14fga
51/76
39
8/17/2019 F14fga
52/76
8/17/2019 F14fga
53/76
41
LAMPIRAN 3.
Kombinasi beban “D”
8/17/2019 F14fga
54/76
8/17/2019 F14fga
55/76
43
8/17/2019 F14fga
56/76
44
8/17/2019 F14fga
57/76
45
8/17/2019 F14fga
58/76
46
8/17/2019 F14fga
59/76
47
8/17/2019 F14fga
60/76
48
8/17/2019 F14fga
61/76
49
8/17/2019 F14fga
62/76
50
8/17/2019 F14fga
63/76
51
LAMPIRAN 4.
Layout tendon span P6-P7
8/17/2019 F14fga
64/76
8/17/2019 F14fga
65/76
53
LAMPIRAN 5.
Tulangan pier
8/17/2019 F14fga
66/76
8/17/2019 F14fga
67/76
55
LAMPIRAN 6.
Tulangan Box Girder
8/17/2019 F14fga
68/76
8/17/2019 F14fga
69/76
8/17/2019 F14fga
70/76
8/17/2019 F14fga
71/76
8/17/2019 F14fga
72/76
8/17/2019 F14fga
73/76
8/17/2019 F14fga
74/76
11 T1 D13-200 5 T2 D13 23 T3 D13-200 5 T2 D13
15 T4 D13-20029 T5 D16-100
12 T7 D13-200
7 T8 D13
25 T9 D13-200
29 T10 D16-10015 T11 D13-200 15 T12 D13-200 7 T8 D13
8 W 1 D 1 6 - 2
0 0
8 W 2 D 1 6 - 2
0 0
8 W 1 D 1 6 - 2
0 0
8 W 2 D 1 6 - 2
0 0
15 W3 D19-200 15 W3 D17 B1 D16-200
15 B3 D13-200
2 B2 D16 2 B2 D16
17 B4 D16-200
15 B6 D13-200
4 B5 D16
15 B7 D13-200
4 B5 D16
15 B7 D13-200
29 T5 D16-100
15 T6 D13-200 15 T12 D13-200
T13 D10-200
2 T14 D10
B8 3 D19
B9 2 D22
S1 2 D16
S2 2 D16S5 2 D16
S1 2 D16
S2 2 D16
S3 2 D16
S4 2 D16
B8 3 D19
B9 2 D22
8/17/2019 F14fga
75/76
8/17/2019 F14fga
76/76
57
RIWAYAT HIDUP
Fricilia Gazela lahir di Palembang, 24 April 1992 dari Ayah Zulkifli dan Ibu
Suripah (alm), sebagai anak pertama dari dua bersaudara. Penulis memulai
pendidikan di SDN 39 Tj. Aur Padang (1998-2004), kemudian melanjutkan ke
SLTPN 7 Teluk Kuantan (2004-2007). Penulis menamatkan SMA pada tahun 2010
dari SMAN 1 Teluk Kuantan dan pada tahun yang sama diterima di Institut
Pertanian Bogor melalui jalur Beasiswa Utusan Daerah Riau. Penulis memilih
Program Studi Teknik Sipil dan Lingkungan, Departemen Teknik Sipil dan
Lingkungan, Fakultas Teknologi Pertanian.
Selama masa kemahasiswaan, penulis aktif dalam berbagai kegiatan seperti
menjadi panitia ICEF 2012, panitia Pekan Orientasi Mahasiswa Baru SIL
(PONDASI) dan Bendahara Departemen Riset dan Teknologi HIMATESIL
periode 2013-2014. Penulis juga telah melaksanakan kegiatan Praktik KerjaLapangan pada tahun 2013 di PT. Total Bangun Persada, Tbk dengan judul laporan
Quality Control pada Proyek Green Bay PT. Total Bangun Persada, Tbk Muara
Karang Pluit, Jakarta. Penulis memiliki minat dalam bidang rekayasa struktur dan
infrastruktur sehingga memutuskan untuk mengambil topik penelitian mengenai
analisis struktur.